金屬與玻璃封接工藝簡述

1、金屬與玻璃封裝生產(chǎn)的元器件

玻璃與金屬的封接用途廣泛，如：手表蓋、鋰電池蓋、5G集成信號盒封裝、壓力傳感器封接、激光器、紅外線器件和電光源等方面，都需要用到。金屬與玻璃的封接技術(shù)要求很高，不僅要求有一定的機械強度，而且要求在高真空的情況下，有極好的氣密性和導(dǎo)電性。

2、金屬與玻璃封接工藝簡述

我們常用的金屬與玻璃封接是管狀式封接，封接件由蓋板、玻璃體和芯柱三部分構(gòu)成（如下圖所示）。在一定的溫度、氣氛等條件下，玻璃體作為一種良好的絕緣材料，將不同材質(zhì)的蓋板和芯柱封接成密封件，封接玻璃具有透氣率低（可達10-10 Pa m3/s）、抗熱震性能好、耐壓（耐壓值達340 MPa）、耐腐蝕等優(yōu)良性能。

金屬玻璃封接需要注意以下幾個問題：

①玻璃和金屬合金材料的熱膨脹系數(shù)要基本一致或比較接近，以達到封接件的內(nèi)應(yīng)力減少到最低限度。

②金屬及合金材料的熔點要高于玻璃的軟化溫度。

③要求金屬要有良好的可塑性和延展性。

④玻璃和金屬及合金必須經(jīng)過清潔處理，否則會引起封接處漏氣或爆裂。

⑤某些金屬或合金與玻璃封接前，需做燒氫除氣處理。

⑥封接件應(yīng)盡量做到像玻璃儀器一樣地進行退火處理以減輕應(yīng)力。

3、金屬與玻璃封接熱力學(xué)性能，氣密性對產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。

（1）熱穩(wěn)定性：封接玻璃在經(jīng)歷大幅度變溫過程后各項物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)均保持穩(wěn)定稱為玻璃的熱穩(wěn)定性。在封接元器件應(yīng)用過程中常常要考慮加熱冷卻循環(huán)過程中的穩(wěn)定性，在這一系列的過程中玻璃自身組分要處于穩(wěn)定狀態(tài)，各項性能如特征溫度、熱膨脹系數(shù)等要與實際要求相符。

（2）抗熱震性：抗熱震性又稱耐熱沖擊性，是材料一系列物理性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，主要表征材料承受非常劇烈的溫度變化后其結(jié)構(gòu)仍未被破壞的性能，例如熱膨脹系數(shù)、彈性模量、致密度、導(dǎo)熱系數(shù)等，除此之外材料幾何形狀也影響著抗熱震性。抗熱震性主要是通過測試封接整體的熱循環(huán)次數(shù)。

（3）電絕緣性能：決定封接玻璃電絕緣性能的因素有玻璃的成分、玻璃的特征溫度、玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。在表征方面是用電阻測試儀通過在一定溫度下對玻璃電阻的測量，再用轉(zhuǎn)化公式計算電阻率。在封接電子元器件方面玻璃的電絕緣性能就顯得尤為重要，這就對玻璃的介質(zhì)損耗、介電常數(shù)以及擊穿電壓等有著不同的要求。

（4）氣密性：氣密性是外殼也是元器件的重要指標(biāo)之一，外殼不僅是封裝芯片的外衣，同時對元器件起支撐（電連接、熱傳導(dǎo)、機械保護等）作用，是元器件的重要組成部分， 氣密性不好會使外界水汽、雜質(zhì)離子或氣體進入元器件的腔體內(nèi)而產(chǎn)生表面漏電或者污染。

4、結(jié)語

金屬與玻璃封接技術(shù)加工工藝過程對材料的要求比較苛刻，需要有完善的工藝條件和成熟的材料方案，才能夠做好實際應(yīng)用中金屬和玻璃材料的封接。
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